計(jì)算機(jī)通信中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用分析

陳 燕

（江西服裝學(xué)院，江西 南昌 330000）

0 引言

面對現(xiàn)代計(jì)算機(jī)通信中龐大的通信需求與較高的質(zhì)量要求，常規(guī)的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)與方式已經(jīng)不再適用，必須通過其他方式進(jìn)行改進(jìn)。因此，相關(guān)領(lǐng)域提出了包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在內(nèi)的改進(jìn)技術(shù)，以改進(jìn)計(jì)算機(jī)通信現(xiàn)狀。相比之下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)除了在改進(jìn)計(jì)算機(jī)通信冗余、通信資源利用率方面與其他技術(shù)不相伯仲，還能為計(jì)算機(jī)通信的安全性和可靠性提供良好的支撐，因此成為了同類技術(shù)中的翹楚，并得以在計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域廣泛使用。開展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究能改善計(jì)算機(jī)通信大環(huán)境，為現(xiàn)代人的生活與工作帶來更大的便利。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基本概念與應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 基本概念

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種融入了人類感知能力的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)。它根據(jù)現(xiàn)實(shí)環(huán)境構(gòu)造高度仿真的虛擬環(huán)境，通過技術(shù)手段讓人進(jìn)入虛擬環(huán)境，并借助人體感知能力進(jìn)行感官體驗(yàn)式通信。由于虛擬環(huán)境仿真度高，人在通信過程中會有一種身臨其境的感受，非常貼近人在現(xiàn)實(shí)生活中的通信交流活動，改變了人們對傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)通信的認(rèn)知［1］。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的計(jì)算機(jī)通信信息在感知下會變得非常直觀，而傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)通信無法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。例如，在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)通信中，A 用戶告訴B 用戶自己的疼痛感，只能通過圖文、視頻方式來傳遞信息，導(dǎo)致B 用戶很難通過這些信息來確切判斷疼痛感。而在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下，A 用戶可以直接讓B 用戶體會到自己的疼痛感，使得疼痛感這種抽象的信息變得直觀。另外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也是一種綜合型技術(shù)，包含了很多不同領(lǐng)域的技術(shù)，如計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)及機(jī)器人技術(shù)，且各項(xiàng)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之間保持交互關(guān)系。人們可將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)視作系統(tǒng)終端，通過調(diào)配其他技術(shù)實(shí)現(xiàn)綜合通信。

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢

在實(shí)際應(yīng)用中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在交互性、構(gòu)想性、全息性和沉浸性4 個(gè)方面。

1.2.1 交互性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互性主要是指人機(jī)交互。用戶通過設(shè)備能夠與技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行植入交流。在此過程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會借助計(jì)算機(jī)相關(guān)功能來提高輸出數(shù)據(jù)的質(zhì)量，使得數(shù)據(jù)易于被用戶理解，便于展示控制過程和當(dāng)前情況。用戶不但能從中獲得良好體驗(yàn)，還能做出更精準(zhǔn)的控制決策。

1.2.2 構(gòu)想性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有很強(qiáng)的建模能力，因此人們可以利用該項(xiàng)技術(shù)將抽象概念進(jìn)行實(shí)際建模，且建模成果符合人對抽象概念的構(gòu)想。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基本上可實(shí)現(xiàn)構(gòu)想，說明技術(shù)具備構(gòu)想性優(yōu)勢［2］。原理上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可對事物進(jìn)行全方位掃描，根據(jù)掃描結(jié)果進(jìn)行高效分類，并能在短時(shí)間內(nèi)完成實(shí)際建模。

1.2.3 全息性

全息性不但是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，也是該技術(shù)的核心特征。在實(shí)際應(yīng)用中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所構(gòu)建的虛擬環(huán)境內(nèi)，所有事物全部是三維立體且比例相等的，與現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)無異。用戶可以通過感官共鳴原理控制這些事物，體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)全息性的優(yōu)勢。

1.2.4 沉浸性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸性主要體現(xiàn)在用戶的使用過程中。用戶在虛擬環(huán)境中并不會明顯感到虛擬環(huán)境與現(xiàn)實(shí)環(huán)境的差別，而是用戶的感知反饋會非常貼近現(xiàn)實(shí)環(huán)境，使用戶沉浸在虛擬環(huán)境中并作出一些現(xiàn)實(shí)環(huán)境中才會有的反應(yīng)。沉浸性有利于用戶體驗(yàn)，在相關(guān)科研領(lǐng)域中，可以借助相關(guān)技術(shù)通過監(jiān)測用戶腦電波得出準(zhǔn)確、客觀的成果。例如，可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)監(jiān)測用戶腦電波來模擬人高空摔落時(shí)的感受。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)常見的技術(shù)形式與注意事項(xiàng)

2.1 技術(shù)形式

雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)推出的時(shí)間比較短，但已有一些技術(shù)形式，其中比較常見的有立體視覺顯示技術(shù)（Stereo Vision Display Technology，SVDT）、三維虛擬聲音技術(shù)和真實(shí)體感實(shí)時(shí)繪制技術(shù)（Realistic Rendering Technology，RRT）。這些技術(shù)形式全部可以單獨(dú)應(yīng)用，但為了讓用戶有更好的體驗(yàn)，一般情況下都是結(jié)合使用。綜合使用這些技術(shù)能讓人全方位投入到虛擬環(huán)境中，體現(xiàn)出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸性優(yōu)勢。例如，在商業(yè)領(lǐng)域中，有一些從業(yè)者通過以上各種技術(shù)形式開發(fā)了虛擬現(xiàn)實(shí)的娛樂項(xiàng)目。用戶付費(fèi)后佩戴設(shè)備，通過視覺、聽覺的高度仿真信息傳輸與觸覺方面的設(shè)備晃動，產(chǎn)生與現(xiàn)實(shí)無異的體感。

2.1.1 SVDT

SVDT 技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本技術(shù)形式，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用中常作為核心支撐技術(shù)來使用。原理上，SVTD 技術(shù)理論認(rèn)為視覺是人類感知外部世界并從外部世界中獲取信息的重要渠道，因此應(yīng)用技術(shù)時(shí)會先通過相關(guān)設(shè)備屏蔽人對現(xiàn)實(shí)世界的視覺感受，對人的視覺進(jìn)行全覆蓋，隨后播放高仿真模擬影像。這時(shí)人的視覺會從仿真模擬的虛擬影像中獲取信息，同步讓人產(chǎn)生感知或者體感。

2.1.2 三維虛擬聲音實(shí)現(xiàn)技術(shù)

聽覺也是人感知世界、獲取信息的重要渠道，而三維虛擬聲音實(shí)現(xiàn)技術(shù)由此誕生。該技術(shù)主要是向人播放高度仿真的三維立體聲。在現(xiàn)代技術(shù)水平下，人依靠自身聽覺基本無法分辨聲音的真假，因此會產(chǎn)生對應(yīng)的體感或反應(yīng)，促使大腦隨之做出相關(guān)的動作。

2.1.3 RRT

RRT 技術(shù)的核心是物體在現(xiàn)實(shí)生活中的物理屬性。在虛擬環(huán)境中繪制物理屬性，實(shí)時(shí)產(chǎn)生模型，因此RRT 是構(gòu)建虛擬環(huán)境的核心技術(shù)［3］。以石頭為例，在物理屬性上，該物體一般具備“堅(jiān)硬”“不規(guī)則”“表面粗糙”“有一定重量”等物理屬性。借助RRT 能在虛擬環(huán)境中構(gòu)建出完全符合石頭所有物理屬性的模型，使人產(chǎn)生體感。

2.2 注意事項(xiàng)

在所有形式的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用中，必須注意幀頻和延遲、計(jì)算能力以及數(shù)據(jù)管理能力。

2.2.1 幀頻和延遲

幀頻和延遲關(guān)系到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可操作性，兩者的核心要點(diǎn)在于時(shí)間。雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的虛擬環(huán)境與現(xiàn)實(shí)環(huán)境差別不大，但本質(zhì)上依舊是虛擬影像。如果影像播放時(shí)出現(xiàn)幀頻和延遲方面的問題，將導(dǎo)致影像中某圖像的時(shí)間變化，降低用戶體感，使用戶無法做到完全沉浸，從而導(dǎo)致虛擬環(huán)境的可操作性不足［4］。例如，用戶在虛擬的家中場景想要拿起一個(gè)物體，用戶做出動作后，物體圖像并沒有到用戶手中，這就是幀頻和延遲導(dǎo)致的問題，此時(shí)用戶會感到“虛假”。因此，必須重視幀頻和延遲問題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)幀頻和延遲的基本標(biāo)準(zhǔn)可以參照表1，以保障環(huán)境生動、真實(shí)。

2.2.2 計(jì)算能力

計(jì)算能力涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的整體性能。若計(jì)算能力弱，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會在某方面出現(xiàn)缺陷，無法保障應(yīng)用效果。如幀頻和延遲，在計(jì)算能力弱的情況下就會低于標(biāo)準(zhǔn)而影響應(yīng)用效果。一般情況下，建議將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的計(jì)算能力保持在0.1 s，即無論任務(wù)內(nèi)容多么復(fù)雜，計(jì)算機(jī)每0.1 s 要完成一次場景計(jì)算。

2.2.3 數(shù)據(jù)管理能力

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在應(yīng)用中需要用到大量數(shù)據(jù)，因此必須具備出色的數(shù)據(jù)管理能力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)數(shù)據(jù)管理能力取決于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的帶寬，一般建議保持在500 Mb/s 以上，以保證虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用效果。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)計(jì)算機(jī)通信應(yīng)用

3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)工具軟件

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)通信中推出了很多工具軟件，主要包括DIVE、MASSIVE 以及Bam boo 等。

3.1.1 DIVE

DIVE 軟件是由多個(gè)Word 聯(lián)合構(gòu)成的，可以將其視作一種分布式數(shù)據(jù)庫。實(shí)際應(yīng)用中，DIVE具有多發(fā)射分布、支持虛擬環(huán)境再劃分等功能。同時(shí)，DIVE 代理人相互平等，只要借助傳輸控制協(xié)議（Transfer Control Protocol，TCP），基本能順利完成軟件狀態(tài)實(shí)時(shí)報(bào)告，便于代理人或管理者進(jìn)行把控。但是，DIVE 也有自身缺陷，即DIVE 的多發(fā)射分布、支持虛擬環(huán)境再劃分成果存在一致性和整齊性不足的問題，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要慎重選擇。

3.1.2 MASSIVE

MASSIVE 軟件具有實(shí)現(xiàn)意識驅(qū)動通信的功能，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的計(jì)算機(jī)通信中有突出表現(xiàn)。但是，MASSIVE 對遠(yuǎn)程操作非常敏感，導(dǎo)致MASSIVE 的性能與使用范圍受到了較大限制。一般情況下，可以將MASSIVE 應(yīng)用于分布式對象模型通信，借助服務(wù)器與多發(fā)射功能對通信媒介進(jìn)行控制與調(diào)整。

3.1.3 Bam boo

Bam boo 軟件具有一定的語言能力，能夠優(yōu)化虛擬環(huán)境的共享性與存續(xù)時(shí)間，因此Bam boo 在計(jì)算機(jī)通信中具有良好的應(yīng)用價(jià)值。Bam boo 在應(yīng)用中沒有明顯缺陷，本身還具備良好的拓展性、便捷性等優(yōu)勢，因此值得被關(guān)注。

3.2 虛擬呼叫中心

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)通信呼叫中心經(jīng)過長期發(fā)展，功能、性能基本完備，唯一的缺陷在于硬件設(shè)備故障，即傳統(tǒng)呼叫中心依賴硬件設(shè)備。當(dāng)硬件設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，呼叫中心的工作效率就會大幅下降［5］。針對這個(gè)問題，可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬呼叫中心。這種形式的呼叫中心對硬件設(shè)備的依賴度大幅下降，因此一般不會出現(xiàn)工作效率下降的情況。即使出現(xiàn)了硬件故障，它的影響力也會被控制在最小程度。另外，虛擬呼叫中心不受現(xiàn)實(shí)物理施工限制，同時(shí)具備良好的業(yè)務(wù)處理能力，因此運(yùn)營商使用虛擬呼叫中心不但能在工作效率上有質(zhì)的飛躍，還能節(jié)省建設(shè)成本，大幅提升自身業(yè)務(wù)處理能力和服務(wù)水平。

3.3 虛擬BCG centrex 業(yè)務(wù)

使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)虛擬BCG centrex 業(yè)務(wù)。該業(yè)務(wù)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以vSwitch 作為二層交換機(jī)與外界網(wǎng)絡(luò)連接的渠道，取代了傳統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)中的pSwitch，同時(shí)引入了virtualNIC、多址接入信道（Multiple Access Channel，MAC）和IP 地址數(shù)據(jù)，大幅提升了交換機(jī)性能。vSwitch 能夠支撐交換機(jī)完成數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸，讓交換機(jī)總機(jī)與用戶交換機(jī)、虛擬電話網(wǎng)連接，由此避免市話交換機(jī)同信令間發(fā)生沖突的問題，使本地網(wǎng)絡(luò)更加完善。從成本方面看，虛擬BCG centrex 業(yè)務(wù)對人力的需要不大，因此會相應(yīng)降低人力管理成本。借助多媒體、數(shù)據(jù)庫等工具和功能，可以很好地監(jiān)督、管理計(jì)算機(jī)通信的實(shí)時(shí)狀態(tài)，使得管理員可以第一時(shí)間管理計(jì)算機(jī)通信質(zhì)量。

3.4 IP VPN 業(yè)務(wù)

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不受物理時(shí)空限制的條件下，IP VPN 業(yè)務(wù)能夠?yàn)樘幱诓煌乩砦恢玫脑O(shè)備提供服務(wù)。在終端與設(shè)備之間，它借助共享IP 網(wǎng)絡(luò)建立專有的數(shù)據(jù)傳輸通道，可大幅提升計(jì)算機(jī)通信的質(zhì)量與安全性。目前，IP VPN 業(yè)務(wù)開始慢慢成熟，相關(guān)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)已經(jīng)從業(yè)務(wù)本身發(fā)展轉(zhuǎn)變到業(yè)務(wù)的應(yīng)用范圍。從現(xiàn)有研究成果來看，IP VPN業(yè)務(wù)主要被應(yīng)用于ATM 功能開發(fā)等，且體現(xiàn)出了良好的應(yīng)用價(jià)值。另外，在IP VPN 業(yè)務(wù)應(yīng)用研究中發(fā)現(xiàn)，如果在該業(yè)務(wù)運(yùn)作時(shí)同步使用QoS 技術(shù)，能有效使業(yè)務(wù)內(nèi)容變得更加豐富。但是，這種方式目前還有一個(gè)缺陷，即具體拓展形式不明，因此需要進(jìn)一步研究，但并不影響IP VPN 業(yè)務(wù)的應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)語

本文分析計(jì)算機(jī)通信中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，闡述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基本概念、應(yīng)用優(yōu)勢、常見技術(shù)形式、注意事項(xiàng)以及計(jì)算機(jī)通信中的應(yīng)用表現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)通信中具有良好的應(yīng)用價(jià)值，吸引了大量學(xué)者進(jìn)行研究，使得該技術(shù)在現(xiàn)代應(yīng)用中出現(xiàn)了多種技術(shù)形式。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)在計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域投入實(shí)際應(yīng)用，可以提高通信質(zhì)量、效率和穩(wěn)定性，同時(shí)豐富業(yè)務(wù)內(nèi)容。